CN103573341A - 气体引导系统和装备有其的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体引导系统和装备有其的内燃机，其中，该系统具有：过滤器；与过滤器相连接的气体管路，使得系统气体可输送给过滤器；和灭火装置，其带有控制装置以及与控制装置相连接的检测装置和灭火粉末-输出装置，其中，检测装置的火花传感器布置在系统气体的流动路径中并且检测装置设立成在通过火花传感器检测到流动路径中的火花时将火花探测信号发出到控制装置处，控制装置设立成在对火花探测信号进行反应的情况下将灭火粉末输出信号发出到灭火粉末-输出装置处，其邻近于火花传感器与流动路径相连接并且设立成在对灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末发出到流动路径中。

Description

气体引导系统和装备有其的内燃机
技术领域
本发明涉及一种带有用于净化系统气体(Systemgas)的过滤器和灭火装置(L?schvorrichtung)的气体引导系统以及一种装备有这样的气体引导系统的内燃机。
背景技术
这样的气体引导系统的灭火装置用于避免或熄灭在系统中和尤其在过滤器中的火焰。通常，灭火装置利用水或惰性气体作为灭火剂工作，其中，两个灭火剂自身带有一些缺点。
为了避免和熄灭火焰，除了水和惰性气体之外此外通常已知灭火粉末(L?schpulver)作为灭火剂，例如可从文件DE 10 2006 019 739 A1中得悉。
利用水灭火会通过热冲击(Hitzeschock)和可能腐蚀侵蚀(Korrosionsangriff)引起如开头所提及的气体引导系统的与水相接触的部件的显著负载和可能甚至损坏或破坏。在系统气体温度高的情况下，为了灭火可能需要大的水量，这可引起气体引导系统的部件的提高的重量负载，并且通过蒸发的灭火用水可导致极强的蒸汽排出。相应的水供应通常必须通过主动的部件(例如泵)来保证，并且在灭火过程实现之后必要时需要主动中断水供应。灭火装置的预防性应用由于系统部件(例如过滤器的过滤袋(Filtertasche))的损坏/破坏的风险而不可能。
在利用惰性气体灭火时，如开头所提及的气体引导系统、例如排气系(Abgastrakt)必须被气密地闭锁，这要求提高成本的闭锁件(Absperrarmatur)。此外，当为了灭火不能停止系统的运行时，高的附加的结构上的花费可能是必需的。在利用惰性气体灭火时，此外需要相对大的惰性气体量。总之，利用惰性气体灭火复杂又昂贵并且产生高的维护费用。
发明内容
本发明目的在于提供一种如开头提及的气体引导系统，在其中能够在没有系统部件的损坏/破坏的风险的情况下且在系统的正常运行中避免火焰和灭火。此外，本发明的目的在于提供一种装备有这样的气体引导系统的内燃机。
本发明的上面所提及的目的利用根据权利要求1的气体引导系统或利用根据权利要求10的内燃机来实现。根据本发明的气体引导系统的改进方案在从属权利要求中来限定。
根据本发明的第一方面，提供一种气体引导系统，其具有：用于净化流过气体引导系统的系统气体的过滤器；与过滤器流体连接的气体管路(Gasleitung)，使得系统气体可经由气体管路输送给过滤器；以及灭火装置，其带有控制装置以及与控制装置相连接的检测装置和灭火粉末-输出装置(Ausgabeeinrichtung)，其中，检测装置的火花传感器(Funkensensor)布置在系统气体的流动路径(Str?mungspfad)中并且检测装置设立成在通过火花传感器检测到流动路径中的火花时将火花探测信号(Funkenerfassungssignal)发出到控制装置处，其中，控制装置设立成在对火花探测信号进行反应的情况下将灭火粉末输出信号发出到灭火粉末-输出装置处，并且其中，灭火粉末-输出装置邻近于火花传感器与流动路径相连接并且设立成在对灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末发出到流动路径中。
通过使用灭火粉末作为灭火剂，可避免热冲击和腐蚀侵蚀并且因此可在没有系统部件的损坏/破坏的风险的情况下来避免火焰和灭火。输入流动路径中的灭火粉末在系统气体的正常流动中陪伴所检测的火花飞溅(Funkenflug)并且可根据应用/过滤目的必要时留在过滤器的滤饼(Filterkuchen)中。附加的闭锁对于灭火不是必需的。因此，灭火可在系统的正常运行中且在没有运行限制的情况下来执行。
按照根据本发明的气体引导系统的一实施形式，检测装置的火花传感器布置在气体管路中并且检测装置设立成在通过火花传感器检测到气体管路中的火花时将火花探测信号发出到控制装置处，其中，灭火粉末-输出装置在火花传感器下游与气体管路相连接并且设立成在对灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末发出到气体管路中。
利用本发明的该设计方案，预防性的灭火已可在火花飞溅较小的情况下在正常运行期间没有运行限制地来执行，其中，灭火粉末跟随整个系统气体流并且到达整个过滤面。有利地，灭火系统因此完全可被定位到火花飞溅区段(Funkenflugstrecke)的开始处，因此相对于常用灭火方法得到显著的时间优点。
在预防性的灭火中，灭火粉末的吹入部位(Einblasstelle)因此位于对火花飞溅的第一检测点处，使得灭火剂还在实际点火之前在过滤器处陪伴点火源(Zündquelle)。
按照根据本发明的气体引导系统的另一实施形式，灭火装置具有与控制装置相连接的至少一个另外的灭火粉末-输出装置，其中，检测装置的至少一个另外的火花传感器布置在过滤器中并且检测装置设立成在通过另一火花传感器检测到过滤器中的火花时将火花探测信号发出到控制装置处，其中，控制装置设立成在对基于通过另一火花传感器的检测的火花探测信号进行反应的情况下将灭火粉末输出信号发出到另一灭火粉末-输出装置处，并且其中，另一灭火粉末-输出装置邻近于另一火花传感器与过滤器相连接并且设立成在对输送给其的灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末发出到过滤器中。
利用本发明的该设计方案，所谓的目标灭火(Objektl?schung)可借助于附加的灭火系统以直接在目标(过滤器)处触发的方式通过一个或多个当地的传感器来实现。
按照根据本发明的气体引导系统的又一实施形式，检测装置的另一火花传感器在过滤器中布置在应期待从系统气体分离的颗粒的浓度的位置处。
利用本发明的该设计方案，类似于目标灭火，然而必要时也可对特别的结构特点(Auspr?gung)(例如灰尘巢形成(Staubnesterbildung))优化地来实现紧急灭火(Notl?schung)或备用灭火(Reservel?schung)。
按照根据本发明的气体引导系统的又一实施形式，检测装置设立成将关于火花规模(Funkenausma?)的信息集成到火花探测信号中，其中，控制装置设立成根据火花规模产生灭火粉末输出信号。优选地，火花规模具有火花密度和/或火花飞溅时长(Funkenflugdauer)。
因此，可直接根据检测程度/持续时间或火花规模来调节灭火强度。
优选地，控制装置在此设立成作为在灭火时段中根据火花规模脉动的信号产生灭火粉末输出信号，从而实现在脉冲频率和/或脉冲长度上根据脉动的信号变化的脉动式的灭火粉末输出。
备选地或附加地，控制装置设立成作为在灭火时段中连续的带有取决于火花规模的信号强度的信号产生灭火粉末输出信号，从而实现在每时间单位的输出量上根据信号强度变化的连续的灭火粉末输出。
结果，可以以根据检测程度或火花规模来调节的方式脉冲地(stossweise)或作为持续添加(Dauerzugabe)实现灭火粉末添加(L?schpulverzugabe)。脉冲的灭火粉末添加优选地在预防性灭火中实现，而持续添加优选地在目标灭火中和在紧急灭火或备用灭火中以特别的持续灭火(完全除掉(Abschuss))的形式实现。
按照根据本发明的气体引导系统的另一实施形式，气体管路构造为用于燃烧过程的废气管路而过滤器构造为废气净化过滤器、尤其为颗粒过滤器。
根据本发明的第二方面，提供一种带有根据本发明的一个、多个或所有之前所说明的实施形式以任何可考虑的组合的气体引导系统的内燃机，其中，气体引导系统的气体管路联接到内燃机的废气出口处。
本发明明确地还延伸到这样的实施形式上，其不通过由权利要求的明确的回引的特征组合来给出，由此，本发明的公开的特征(只要其在技术上有意义)可任意相互组合。
附图说明
下面根据优选的实施形式和参照附图来详细说明本发明。其中：
图1显示了在第一运行功能中根据本发明的实施形式的内燃机的气体引导系统的示意性的视图，
图2显示了在第二运行功能中图1的气体引导系统的示意性的视图。
附图标记清单
1 气体引导系统
10 过滤器
20 气体管路
30 气体管路
40 灭火装置
50 控制装置
60 检测装置
61 火花传感器
62 火花传感器
70 灭火粉末-输出装置
80 灭火粉末-输出装置
F 火花
G 系统气体
P 灭火粉末。
具体实施方式
下面参照图1和2来说明根据本发明的实施形式的装备有气体引导系统1的内燃机(未完整示出)。
如在图1和图2中所示，气体引导系统1具有用于净化系统气体G的过滤器10、第一气体管路20、第二气体管路30和灭火装置40。
第一和第二气体管路20、30相应构造为用于燃烧过程的废气管路，其中，过滤器10构造为废气净化过滤器、尤其为颗粒过滤器，并且其中，第一气体管路20联接到内燃机的废气出口(未示出)处。相应地，系统气体构造为内燃机的废气。
内燃机根据本发明可构造为活塞式发动机、尤其为柴油发动机或为燃气发动机，或者构造为涡轮机、尤其为燃气涡轮。
第一气体管路20与过滤器10流体连接，使得系统气体G可经由第一气体管路20输送给过滤器10。
第二气体管路30同样与过滤器10流体连接，使得经由过滤器10所过滤的系统气体G可经由第二气体管路30从过滤器10导出。
灭火装置40具有控制装置50以及与控制装置信号连接的检测装置60和两个灭火粉末-输出装置70、80，其同样与控制装置信号连接。
检测装置60具有两个例如光电的火花传感器61、62，其相应布置在系统气体G通过气体引导系统1的流动路径中。灭火粉末-输出装置70和80中的每个邻近于火花传感器中的一个61或71布置地与流动路径相连接。
检测装置60设立成使得当通过火花传感器61、62中的一个检测到流动路径中的火花F(见图1)时其将火花探测信号发出到控制装置50处。
控制装置50又设立成使得其在对火花探测信号进行反应的情况下将灭火粉末输出信号发出到属于相应的、触发火花探测信号的火花传感器61、62的灭火粉末-输出装置70、80处。
灭火粉末-输出装置70、80相应设立成使得其在对灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末P发出到流动路径中。
流动路径中的借助于灭火粉末P所产生的粉末云(Pulverwolke)具有粘住效果(Stickeffekt)和抑制效果(Inhibitionseffekt)，由此导致突然的灭火效应。通过熔融层(Schmelzschicht)的形成，可防止氧气的输送和直接的燃烧环境(Brandumgebung)的加热且阻止回火(Rückzündung)。灭火粉末例如可由无毒的无机盐(其掺有疏水和滴流辅助介质(Hydrophobierungs- und Rieselhilfsmittel))构成。
如可从图1识别出的那样，检测装置60的第一火花传感器61布置在第一气体管路20中。相应地，检测装置60设立成在通过第一火花传感器61检测到第一气体管路20中的火花F时将火花探测信号发出到控制装置50处。第一灭火粉末-输出装置70相应地在下游邻近于第一火花传感器61与第一气体管路20相连接并且设立成在对灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末P发出到第一气体管路20中。
如可从图2识别出的那样，检测装置60的第二火花传感器62布置在过滤器10中。相应地，检测装置60设立成在通过第二火花传感器62检测到过滤器10中的火花F时将火花探测信号发出到控制装置50处。第二灭火粉末-输出装置80相应地邻近于第二火花传感器62与过滤器10相连接并且设立成在对输送给其的灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末P发出到过滤器10中。
检测装置10的第二火花传感器62在过滤器10中优选地布置在一位置处，在该位置处应期待从系统气体G分离的颗粒、例如灰尘巢(Staubnester)的浓度。根据本发明，还可将多个第二火花传感器62在过滤器10中布置在不同的位置处并且可将多个第二灭火粉末-输出装置80联接到过滤器10处，使得其可在接收相应的灭火粉末输出信号时选择性地将输出粉末P发出到在过滤器10中属于它的相应所属的第二火花传感器62的位置处。
根据本发明，检测装置60优选地设立成将关于火花规模的信息集成到火花探测信号中，其中，控制装置50设立成根据火花规模产生灭火粉末输出信号。优选地，火花规模具有火花密度和/或存在火花飞溅的持续时间(火花飞溅时长)。
控制装置50相应地优选地设立成作为在灭火时段中根据火花规模脉动的信号产生灭火粉末输出信号，从而实现在脉冲频率和/或脉冲长度上根据脉动的信号变化的脉冲式的灭火粉末P的输出。
备选地或附加地，控制装置50设立成作为在灭火时段中连续的带有取决于火花规模的信号强度的信号产生灭火粉末输出信号，从而实现在每时间单位的输出量上根据信号强度变化的连续的灭火粉末P的输出。
根据本发明的气体引导系统1的利用灭火粉末P工作的灭火装置40与利用水或惰性气体工作的常见的灭火装置相比可在气体引导系统1的正常运行中且因此在根据本发明的内燃机的正常运行中吹入灭火粉末P。
灭火装置40在此划分成两个在图1和图2中所示的功能系统或运行功能。
预防性的灭火优选地可利用在图1中所示的运行功能借助于第一灭火粉末-输出装置70和第一火花传感器60来执行，其中，灭火粉末P的吹入部位位于对火花飞溅的第一检测点处并且灭火粉末P(灭火剂) 在过滤器10处还在实际的点火之前“陪伴”点火源或者一个或多个火花F。灭火粉末P因此跟随整个系统气体流(这里例如废气流)并且到达整个过滤面。预防性的灭火在正常运行期间在没有运行限制的情况下是可能的并且已可预防性应用在火花飞溅较小的情况中。因为灭火完全在火花飞溅区段的开始处被引入，相对于常见的灭火方法得到显著的时间优点。
目标灭火优选地可利用在图2中所示的运行功能借助于第二灭火粉末-输出装置80和第二火花传感器62来执行，其中，以直接在目标(这里过滤器10)处触发的方式通过当地的传感器(这里一个或多个第二火花传感器62)借助于第二灭火粉末-输出装置80来吹入灭火粉末P并且引起灭火。紧急灭火或备用灭火可类似于对象灭火地、然而必要时对特别的结构特点优化地、例如在带有灰尘巢形成的部位处来执行。
根据上面所说明的作为在灭火时段中脉动的或连续的信号产生灭火粉末输出信号的可能性，灭火粉末添加可以以根据检测程度或火花规模来调节的方式脉冲式地或作为持续添加实现。脉冲式的灭火粉末添加优选地在预防性灭火中实现，而持续添加优选地在目标灭火中和在紧急灭火或备用灭火中以特别的持续灭火(完全除掉)的形式实现。
对于上面所列举的灭火变体中的每个，通常不需要切断系统1或内燃机并且可维持正常运行。灭火粉末P可在实现灭火之后必要时留在过滤器10中的滤饼中，直到过滤器10在正常维护时经受过滤器清洁或更换。

Claims (10)

1. 一种气体引导系统(1)，其具有：
用于净化系统气体(G)的过滤器(10)，
气体管路(20)，其与所述过滤器(10)流体连接，使得所述系统气体(G)经由所述气体管路(20)能够输送给所述过滤器(10)，以及
灭火装置(40)，其带有控制装置(50)以及与所述控制装置(50)相连接的检测装置(60)和灭火粉末-输出装置(70, 80)，
其中，所述检测装置(60)的火花传感器(61, 62)布置在所述系统气体(G)的流动路径中并且所述检测装置(60)设立成在通过所述火花传感器(61, 62)检测到所述流动路径中的火花(F)时将火花探测信号发出到所述控制装置(50)处，
其中，所述控制装置(50)设立成在对所述火花探测信号进行反应的情况下将灭火粉末输出信号发出到所述灭火粉末-输出装置(70, 80)，并且
其中，所述灭火粉末-输出装置(70, 80)邻近于所述火花传感器(61, 62)与所述流动路径相连接并且设立成在对所述灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末(P)发出到所述流动路径中。
2. 根据权利要求1所述的气体引导系统(1)，其中，所述检测装置(60)的火花传感器(61)布置在所述气体管路(20)中，并且所述检测装置(60)设立成在通过所述火花传感器(61)检测到所述气体管路(20)中的火花(F)时将所述火花探测信号发出到所述控制装置(50)处，并且其中，所述灭火粉末-输出装置(70)在所述火花传感器(61)下游与所述气体管路(20)相连接并且设立成在对所述灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末(P)发出到所述气体管路(20)中。
3. 根据权利要求2所述的气体引导系统(1)，其中，所述灭火装置(40)具有与所述控制装置(50)相连接的至少一个另外的灭火粉末-输出装置(80)，其中，所述检测装置(60)的至少一个另外的火花传感器(62)布置在所述过滤器(10)中并且所述检测装置(60)设立成在通过另外的所述火花传感器(62)检测到所述过滤器(10)中的火花(F)时将火花探测信号发出到所述控制装置(50)处，其中，所述控制装置(50)设立成在对基于通过另外的所述火花传感器(62)的检测的所述火花探测信号进行反应的情况下将灭火粉末输出信号发出到另外的所述灭火粉末-输出装置(80)，并且其中，另外的所述灭火粉末-输出装置(80)邻近于另外的所述火花传感器(62)与所述过滤器(10)相连接并且设立成在对输送给其的所述灭火粉末输出信号进行反应的情况下将灭火粉末(P)发出到所述过滤器(10)中。
4. 根据权利要求3所述的气体引导系统(1)，其中，所述检测装置(60)的另一火花传感器(62)在所述过滤器(10)中布置在应期待分离的颗粒的浓度的位置处。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的气体引导系统(1)，其中，所述检测装置(60)设立成将关于火花规模的信息集成到所述火花探测信号中，并且其中，所述控制装置(50)设立成根据所述火花规模产生所述灭火粉末输出信号。
6. 根据权利要求5所述的气体引导系统(1)，其中，所述火花规模具有火花密度和/或火花飞溅时长。
7. 根据权利要求5或6所述的气体引导系统(1)，其中，所述控制装置(50)设立成作为在灭火时段中根据所述火花规模脉动的信号产生所述灭火粉末输出信号，从而实现在脉冲频率和/或脉冲长度上根据脉动的所述信号变化的脉动式的灭火粉末输出。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的气体引导系统(1)，其中，所述控制装置(50)设立成作为在灭火时段中连续的带有取决于所述火花规模的信号强度的信号产生所述灭火粉末输出信号，从而实现在每时间单位的输出量上根据所述信号强度变化的连续的灭火粉末输出。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的气体引导系统(1)，其中，所述气体管路(20)构造为用于燃烧过程的废气管路，而所述过滤器(10)构造为废气净化过滤器、尤其颗粒过滤器。
10. 一种带有根据权利要求9所述的气体引导系统(1)的内燃机，其中，所述气体管路(20)联接到所述内燃机的废气出口处。
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